[发明专利]一种基于微生物胶囊的机场道面自修复剂及其制备和应用

说明书

本发明属于裂缝自修复剂技术领域，提供了一种基于微生物胶囊的机场道面自修复剂及其制备和应用。本发明的自修复剂包括孢子干粉、营养物质和辅助材料，营养物质包括尿素、大豆蛋白胨、酪蛋白胨和氯化钠；辅助材料包括微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素和环氧树脂E‑51，尿素、大豆蛋白胨、酪蛋白胨、氯化钠、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素和孢子干粉组成芯材颗粒，环氧树脂E‑51将芯材颗粒包裹于环氧树脂E‑51内，形成微生物胶囊。当机场道面在使用过程中出现混凝土层的微细裂缝时，压力作用迫使微生物胶囊壁材破裂，空气和水分的进入会激活胶囊中的微生物芽孢萌发，利用微生物自身的新陈代谢诱导生成碳酸钙沉淀，能够对微细裂缝进行自修复。

技术领域

本发明涉及裂缝自修复剂技术领域，具体涉及一种基于微生物胶囊的机场道面自修复剂及其制备和应用。

背景技术

民用航空事业的发展对机场跑道数量和安全性能的需求越来越高，机场道面混凝土层内产生的微细裂缝的修复效率亟待提高。跑道基层-混凝土层出现的微细裂缝扩展，是导致道面承载性能下降的主要原因，严重影响航行过程中的起飞、降落安全性。采用智能自修复材料是实现道面微细裂缝自动修补、预防基层裂缝扩展破坏的有效手段。

已有的机场道面修复研究主要通过化学灌浆方法，注入道面基层的修补材料包括无机型、聚合物复合型和有机型等，可实现对已知裂缝的深入修复。目前常用的修补材料在力学性能、粘结强度和稳定性方面表现良好。但是传统的修补材料只能实现被动修复，在基层微细裂缝刚刚产生时无法进行动态识别和修补，只有当内部裂缝发展到一定规模、反射到表层之后才开始修补，势必会造成修复效率较低，修补难度加大，影响修复效果，而且过多注入化学材料造成资源浪费，也不利于机场生态环境的平衡稳定。

发明内容

为了解决上述传统修复剂存在的被动修复缺陷，本发明提出了一种基于微生物胶囊的机场道面自修复剂。该自修复剂通过掺入混凝土砂浆中作为道面基层注浆材料，能够实现主动自修复，预防内部裂缝的扩展性破坏。另外，本发明提出了一种基于微生物胶囊的机场道面自修复剂的制备方法和应用。

本发明采用以下的技术方案：

一种基于微生物胶囊的机场道面自修复剂，包括孢子干粉、营养物质和辅助材料，所述营养物质包括尿素、大豆蛋白胨、酪蛋白胨和氯化钠；所述辅助材料包括微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素和环氧树脂E-51，所述尿素、大豆蛋白胨、酪蛋白胨、氯化钠、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素和孢子干粉组成芯材颗粒，所述环氧树脂E-51将芯材颗粒包裹于环氧树脂E-51内，形成微生物胶囊。

上述技术方案中，微晶纤维素用于扩大芯材体积，羟丙基甲基纤维素用于促进微晶纤维素与孢子干粉及营养物质的粘合。

进一步地，所述尿素、大豆蛋白胨、酪蛋白胨、氯化钠、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素、孢子干粉的质量比为4-8:1-1.5:3-4.5:1-1.5：5-50：1.5-2：3-30。

进一步地，所述孢子干粉为产脲酶细菌。

进一步地，所述孢子干粉为巴氏芽孢杆菌。

一种基于微生物胶囊的机场道面智能自修复剂的制备方法，包括以下步骤：

a混合：取尿素4-8份、大豆蛋白胨1-1.5份、酪蛋白胨3-4.5份、氯化钠1-1.5份、微晶纤维素5-50份和羟丙基甲基纤维素1.5-2份，充分混合；

b成团：称取孢子干粉3-30份于烧杯中，加入300份蒸馏水搅拌均匀，得液体溶液；然后将液体溶液加入到步骤a所得混合物中，搅拌均匀使其成糊状物；

c造粒：将得到的糊状物放入中药制丸机的挤压口处，挤压得到扁状体；取扁状体放入搓条口处挤出得到条状物；将条状物分单根放入制丸口处滚出得到颗粒；将颗粒物放入滚圆桶中进行滚圆后取出置于40°-50°的低温干燥箱中干燥24h，得到粒径单一的芯材颗粒；